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《大连理工大学》 2013年
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天线—罩系统电性能数值分析与优化研究

张运尚  
【摘要】:高速飞行器天线罩是保护天线在恶劣环境下正常工作的部件,它既要适应飞行过程中气动力与气动热等环境条件,还要满足无线电制导的要求,是一个具有双重作用的电磁窗。受制造工艺的影响,一次加工成型的天线罩在电性能上往往难以满足要求,主要体现在瞄准误差与瞄准误差率的超差,影响制导的精度与稳定性。因此必须对天线罩系统进行电性能数值计算和评估,并根据计算结果对其进行二次优化指导。 精确的正向算法是电性能有效优化的前提。综合分析几何光学、物理光学与低频分析等电磁场数值分析算法的特点与适用范围,并结合课题所研究天线-罩系统的具体情况,使用平面波谱-表面积分法作为数值分析的主要算法。并在平面波谱法计算近场时引入了高斯型积分,解决了在计算非圆形天线计算精度不足的问题,实现了三维天线-罩系统电性能的精准数值计算与分析。 针对传统算法计算带罩天线瞄准误差存在小步长多次迭代,计算精度不高且效率低等问题,在远场计算时引入了有效观察角的概念,仅考虑最值点附近部分主瓣。并将方向图的计算与瞄准误差求解在程序上分离,通过最小二乘法拟合函数最值点位置求解瞄准误差,减小了常规算法对单个计算点精度地依赖,在不降低计算精度的同时有效优化了计算效率。 内廓面修磨是一种有效的二次优化方法,但是具体的修磨位置难以确定。本文分析了面天线在扫描过程中辐射变化情况,研究了最大瞄准误差扫描角的存在性。并且对天线罩内廓面型值点数据进行拟合,计算出瞄准误差最大时天线主轴方向与罩壁的交点位置。并假定交点位置附近为天线-罩系统电磁敏感区,可以作为最佳修磨位置,最后通过不同位置修磨仿真验证了该假设的正确性。 基于Fortran与Visual C++混合编程技术设计并开发出天线罩电性能计算软件。应用计算效率高的Fortran语言实现电性能正向计算和二次优化算法;利用图形功能强大的Visual C++完成界面的设计。这种混合编程技术既提高了编程效率,也保证了软件具有计算效率高、界面友好等特点。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN820.81

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【参考文献】
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